本文要点：

设计具有定制特性的人造萤光素酶

耐热且与现有生物发光蛋白正交

由于体积小巧，可作为高效的FRET供体

扩展的颜色变体实现了细胞和体内的多重成像

生物发光技术在生物体内提供高灵敏度和非侵入性的成像，无需外部激发。然而，在过去的几十年里，天然存在的萤光素酶（负责催化发光的酶）由于其蛋白质折叠不良、体积大、ATP依赖性和效率低，限制了发光技术的全部潜力。

鉴于此，加州大学圣克鲁兹分校Andy Hsien-Wei Yeh等人突破了自然界的进化限制，通过人工智能驱动的从头蛋白质设计创造了下一代萤光素酶，超越了天然萤光素酶的能力。

该人工设计荧光素酶催化剂能够使用相同的底层技术，以多路复用的方式在分子、细胞和个体水平上进行基因标记。这一进展展示了从头开始设计高效的酶，其中该新生萤光素酶将使研究人员能够有效地研究复杂的生物现象。

涉及的生物发光工具包开辟了新的领域，从细胞隔室中的高分辨率显微镜到实时监测细胞中的多种生物过程，以及同时跟踪体内异质细胞群。通过利用尖端的蛋白质设计算法，研究人员致力于推动发光成像领域的范式转变，从传统的天然荧光素酶工程到催化剂的定制设计，并通过相同的底层发光技术弥合微观和宏观生物成像之间的差距。

参考文献：

De novo luciferases enable multiplexed bioluminescence imaging. Chem 2024.

https://doi.org/10.1016/j.chempr.2024.10.013